Kvanttikietoutuminen [1] [2] on kvanttimekaaninen ilmiö, jossa kahden tai useamman kohteen kvanttitilat tulevat toisistaan riippuvaisiksi. Esimerkiksi, voit saada fotoniparin sotkeutuneessa tilassa, ja sitten jos ensimmäisen hiukkasen spiniä mitattaessa sen helicity osoittautuu positiiviseksi, niin toisen helicity osoittautuu aina negatiiviseksi, ja päinvastoin.
Tällainen keskinäinen riippuvuus säilyy, vaikka nämä objektit olisivat erotettuja avaruudessa tunnetun vuorovaikutuksen rajojen ulkopuolella . Yhden hiukkasen parametrin mittaamiseen liittyy hetkellinen ( valonnopeutta nopeampi [3] ) toisen hiukkasen sotkeutuneen tilan päättyminen. Kvanttikietoutumisen olemassaolo ilmiönä, joka ei ole ristiriidassa yleisen suhteellisuusteorian kanssa, selittää esimerkiksi merkkijonoteorian .
Viidennessä Solvayn kongressissa vuonna 1927 yksi keskustelun keskuksista oli Bohrin ja Einsteinin välinen kiista kvanttimekaniikan Kööpenhaminan tulkinnan periaatteista [4] , jolla ei kuitenkaan vielä ollut tätä nimeä, joka vahvistettiin vain. 1950-luvulla [5] . Einstein vaati säilyttämään kvanttifysiikassa klassisen fysiikan determinismin periaatteet ja tulkitsemaan mittaustuloksia " irrotetun tarkkailijan" näkökulmasta . Toisaalta Bohr painotti kvanttiilmiöiden pohjimmiltaan ei-determinististä (tilastollista) luonnetta ja mittauksen poistamatonta vaikutusta itse tilaan. Einsteinin dialogia Bohrin kanssa mainitaan usein näiden kiistojen ydin : "Jumala ei pelaa noppaa . "Albert, älä kerro Jumalalle mitä tehdä." sekä Einsteinin sarkastinen kysymys: "Luuletko todella, että Kuu on olemassa vain, kun katsot sitä?" [6]
Jatkona vuonna 1935 alkaneille kiistoille Einstein, Podolsky ja Rosen muotoilivat EPR-paradoksin , jonka piti osoittaa ehdotetun kvanttimekaniikan mallin epätäydellisyys. Heidän artikkelinsa "Voidaanko fyysisen todellisuuden kvanttimekaanista kuvausta pitää täydellisenä?" julkaistiin Physical Review -lehden numerossa 47 [7] .
EPR-paradoksissa Heisenbergin epävarmuusperiaatetta rikottiin henkisesti : kahden hiukkasen, joilla on yhteinen alkuperä, on mahdollista mitata yhden hiukkasen tila ja ennustaa toisen tila, jonka yli mittausta ei ole vielä tehty. tehty. Analysoidessaan samanlaisia teoreettisesti toisistaan riippuvaisia järjestelmiä samana vuonna Schrödinger kutsui niitä "kietoutuneiksi" ( eng. enangled ) [8] . Myöhemmin englantia. sotkeutunut ja englantilainen. sotkeutuminen on yleistynyt englanninkielisissä julkaisuissa [9] . Schrödinger itse piti hiukkasia sotkeutuneina vain niin kauan kuin ne olivat fyysisesti vuorovaikutuksessa toistensa kanssa. Kun siirryttiin mahdollisten vuorovaikutusten rajojen yli, sotkeutuminen katosi [9] . Toisin sanoen termin Schrödingerin merkitys eroaa nykyisestä.
Einstein ei pitänyt EPR-paradoksia minkään todellisen fyysisen ilmiön kuvauksena. Se oli juuri mentaalinen rakennelma, joka luotiin osoittamaan epävarmuusperiaatteen ristiriitaisuuksia. Vuonna 1947 Max Bornille lähettämässään kirjeessä hän kutsui tällaista sotkeutuneiden hiukkasten välistä suhdetta "spooky action at distancing" ( saksan spukhafte Fernwirkung , englanniksi spooky action at a distance Bornin käännöksessä) [10] :
Siksi en voi uskoa sitä, koska (tämä) teoria on ristiriidassa sen periaatteen kanssa, että fysiikan tulee heijastaa todellisuutta ajassa ja tilassa ilman (joitakin) aavemaisia pitkän kantaman toimia.
Alkuperäinen teksti (saksa)[ näytäpiilottaa] Ich kann aber deshalb nicht ernsthaft daran glauben, weil die Theorie mit dem Grundsatz unvereinbar ist, dass die Physik eine Wirklichkeit in Zeit und Raum darstellen soll, ohne spukhafte Fernwirkungen. - "Setanged järjestelmät: uudet suunnat kvanttifysiikassa" [11]Jo Physical Review -lehden seuraavassa numerossa Bohr julkaisi vastauksensa artikkelissa, jonka otsikko oli sama kuin paradoksin kirjoittajat [12] . Bohrin kannattajat pitivät hänen vastaustaan tyydyttävänä ja itse EPR-paradoksi - johtui siitä, että Einstein ja hänen kannattajansa ymmärsivät väärin kvanttifysiikan "tarkkailijan" [9] . Kaiken kaikkiaan useimmat fyysikot ovat yksinkertaisesti vetäytyneet Kööpenhaminan tulkinnan filosofisista monimutkaisuuksista. Schrödingerin yhtälö toimi, ennusteet vastasivat tuloksia, ja positivismin puitteissa tämä riitti. Gribbin kirjoittaa tästä [13] : "päästäkseen pisteestä A pisteeseen B, kuljettajan ei tarvitse tietää, mitä hänen autonsa konepellin alla tapahtuu." Kirjansa epigrafiksi Gribbin esitti Feynmanin sanat :
Luulen, että voin vastuullisesti todeta, että kukaan ei ymmärrä kvanttimekaniikkaa. Jos mahdollista, älä kysy itseltäsi: "Kuinka tämä on mahdollista?" - koska sinut viedään umpikujaan, josta kukaan ei ole vielä päässyt ulos.
Tämä tilanne ei ollut kovin onnistunut fyysisen teorian ja käytännön kehittämisen kannalta. "Setanglement" ja "haamupitkän kantaman toiminnot" jätettiin huomiotta lähes 30 vuoden ajan [9] , kunnes irlantilainen fyysikko John Bell kiinnostui niistä . Bohmin [14] ideoiden ( de Broglie-Bohm teoria ) innoittamana Bell jatkoi EPR-paradoksin analysointia ja muotoili vuonna 1964 epätasa -arvonsa [15] [16] . Yksinkertaistamalla huomattavasti matemaattisia ja fysikaalisia komponentteja voidaan sanoa, että Bellin työstä seurasi kaksi yksiselitteisesti tunnistettavaa tilannetta kietoutuneiden hiukkasten tilojen tilastollisissa mittauksissa. Jos kahden kietoutuvan hiukkasen tilat määritetään erotushetkellä, niin yhden Bellin epäyhtälön on oltava voimassa. Jos kahden kietoutuvan hiukkasen tilat ovat määrittämättömiä ennen kuin yhden niistä mitataan, toisen epäyhtälön on oltava voimassa.
Bellin epätasa-arvot antoivat teoreettisen perustan mahdollisille fysikaalisille kokeille, mutta vuonna 1964 tekninen perusta ei vielä mahdollistanut niiden perustamista. Ensimmäiset onnistuneet kokeet Bellin epätasa-arvojen testaamiseksi suorittivat Clauser ja Friedman vuonna 1972 [17] . Tuloksista seurasi sotkeutuneen hiukkasparin tilan epävarmuus ennen kuin yhdelle niistä tehtiin mittaus. Ja kuitenkin, 1980-luvulle asti, useimmat fyysikot pitivät kvanttisidotusta "ei uutena ei-klassisena resurssina, jota voidaan hyödyntää, vaan pikemminkin hämmennyksenä, joka odottaa lopullista selvitystä" [9] .
Clauserin ryhmän kokeita seurasivat kuitenkin Aspen kokeet vuonna 1981 [17] . Klassisessa Aspe-kokeessa (katso kaavio ) kaksi fotonivirtaa, joiden kokonaisspinni oli nolla , jotka tulivat lähteestä S , ohjattiin Nicol - prismiin a ja b . Niissä kummankin fotonin polarisaatiot erotettiin kahtaistaittavuuden vuoksi alkeellisiksi, minkä jälkeen säteet ohjattiin D+ - ja D -ilmaisimiin . Signaalit ilmaisimista valomonistimien kautta saapuivat tallennuslaitteeseen R , jossa Bellin epäyhtälö laskettiin.
Sekä Friedman-Clauserin että Aspen kokeissa saadut tulokset puhuivat selvästi Einsteinin paikallisen realismin puuttumisen puolesta : ajatuskokeen "aavemaisesta pitkän kantaman toiminnasta" tuli lopulta fyysinen todellisuus. Viimeisen iskun paikkakunnalle antoi vuonna 1989 Greenberger-Horn-Zeilinger moninkertaisesti kytketyt tilat [18] , joka loi perustan kvanttiteleportaatiolle . Vuonna 2010 John Clauser , Alain Aspe ja Anton Zeilinger saivat Wolf Prize in Physics -palkinnon "perustaisista käsitteellisistä ja kokeellisista panoksesta kvanttifysiikan perusteiden luomiseen, erityisesti sarjasta yhä monimutkaisempia Bellin epätasa-arvotestejä (tai niiden laajennettuja versioita). epäyhtälöt) käyttämällä kietoutuneita kvanttitiloja” [19] .
John Clauser (vasemmalla)
Alain Aspe
Anton Zeilinger
Yllä kuvatun kokeen nykyaikaiset versiot luovat segmenttejä Sa ja Sb , joiden pituus on sellainen, että fotonit rekisteröidään aika-avaruusalueille , joita ei yhdistä tunnetut vuorovaikutukset . Vuonna 2007 Michiganin yliopiston tutkijat onnistuivat levittämään takertuneita fotoneja tuolloin ennätysetäisyydelle 1 m [20] [21] .
Vuonna 2008 ryhmä sveitsiläisiä tutkijoita Geneven yliopistosta onnistui erottamaan kaksi sotkeutunutta fotonivirtaa 18 kilometrin etäisyydeltä. Tämä mahdollisti muun muassa aikamittausten tekemisen aiemmin saavuttamattomalla tarkkuudella. Tuloksena todettiin, että jos jonkinlainen piilevä vuorovaikutus tapahtuu, niin sen etenemisnopeuden tulisi olla vähintään 100 000 kertaa valon nopeus tyhjiössä . Pienemmillä nopeuksilla havaittaisiin aikaviiveitä [22] [23] .
Saman vuoden kesällä toinen Itävallan kvanttioptiikan ja , onnistui järjestämään vielä suuremman kokeen, joka levitti sotkeutuneita fotonivirtoja 144 kilometriä laboratorioiden välillä Palman saarilla. ja Teneriffalla . Tällaisen laajan kokeen käsittely ja analysointi on käynnissä, viimeisin versio raportista julkaistiin vuonna 2010 [24] [25] . Tässä kokeessa oli mahdollista sulkea pois mahdollinen vaikutus kohteiden välisellä riittämättömällä etäisyydellä mittaushetkellä ja riittämättömällä vapaudella mittausasetusten valinnassa. Tämän seurauksena kvanttikettuminen ja vastaavasti todellisuuden ei-paikallinen luonne vahvistettiin jälleen. On totta, että jäljellä on kolmas mahdollinen vaikutus - riittämättömän täydellinen näyte. Kokeilu, jossa kaikki kolme mahdollista vaikutusta eliminoidaan samanaikaisesti, on tulevaisuuden kysymys syyskuusta 2011 alkaen.
Useimmat kietoutuvat hiukkaskokeet käyttävät fotoneja. Tämä johtuu sotkeutuneiden fotonien suhteellisen helppoudesta saada ja niiden välittäminen ilmaisimiin sekä mitatun tilan binaarisuudesta (positiivinen tai negatiivinen helicity ). Kvanttikietoutumisilmiö on kuitenkin olemassa myös muille hiukkasille ja niiden tiloille. Vuonna 2010 kansainvälinen tutkijaryhmä Ranskasta, Saksasta ja Espanjasta sai ja tutki [26] [27] elektronien sotkeutuneita kvanttitiloja eli hiukkasia, joilla on massaa kiinteässä hiilinanoputkista valmistetussa suprajohteessa . Vuonna 2011 Max Planck Institute for Quantum Optics -instituutin tutkijat onnistuivat luomaan kvanttikietoutumistilan yksittäisen rubidiumatomin ja Bose-Einstein-kondensaatin välille 30 metrin päässä toisistaan [28] [29] .
Vuonna 2017 pystyttiin kokeellisesti havaitsemaan rubidiumatomipilven sisällä kolmen fotonin sitoutuneita tiloja, jotka ilmestyvät laserpulssien vaikutuksesta [30] .
Vakaalla englanninkielisellä termillä quantum entanglement , jota käytetään melko johdonmukaisesti englanninkielisissä julkaisuissa, venäjänkieliset teokset osoittavat laajaa käyttöä . Aiheeseen liittyvistä lähteistä löytyvistä termeistä voidaan nimetä (aakkosjärjestyksessä):
Suosittu lehdistö käyttää myös ilmaisua "kvanttikietoutuminen" [40] .
Tämä monimuotoisuus voidaan selittää useilla syillä, mukaan lukien kahden nimetyn kohteen objektiivinen läsnäolo: a) itse tila ( eng. kvanttikettuminen ) ja b) tässä tilassa havaitut vaikutukset ( eng. pelottava toiminta etäisyydellä ), jotka eroavat toisistaan monissa venäjänkielisissä teoksissa kontekstissa, ei terminologiassa.
Yksinkertaisimmassa tapauksessa kietoutuneiden fotonivirtojen lähde S on tietty epälineaarinen materiaali, jolle suunnataan tietyn taajuuden ja intensiteetin lasersäde (single-emitter -malli) [41] . Spontaanin parametrisen sironnan (SPS) tuloksena saadaan ulostuloon kaksi polarisaatiokartiota H ja V , jotka kuljettavat fotoneipareja kietoutuneessa kvanttitilassa ( bifotoneita ) [42] .
lisää [43] |
---|
Tyypin II SPR:ssä polarisoidun laserpumppusäteilyn vaikutuksesta bariumbeetaboraattikiteessä syntyy spontaanisti bifotoneita, joiden taajuuksien summa on yhtä suuri kuin pumpun säteilytaajuus:
ω 1 + ω 2 = ω ja polarisaatiot ovat ortogonaalisia kiteen orientaation määräämällä pohjalla. Kahtaistaitteesta johtuen fotoneilla on tietyissä olosuhteissa sama taajuus ja ne säteilevät kahta kartiota pitkin, joilla ei ole yhteistä akselia. Tässä tapauksessa polarisaatio on pystysuora toisessa kartiossa ja vaakasuora toisessa (suhteessa kiteen orientaatioon ja pumpun säteilyn polarisaatioon). Aaltovektorien SPR:n kanssa se on myös totta
siksi, jos yksi bifotoniparin fotoni otetaan yhdeltä kartioiden leikkausviivalta, niin toinen fotoni voidaan aina ottaa toiselta leikkausviivalta. Kiteessä fotonit, joilla on eri polarisaatiot, etenevät eri nopeuksilla, joten todellisessa kokeellisessa asetelmassa jokainen säde kulkee lisäksi saman puolipaksuuden kiteen läpi, jota on kierretty 90°. Lisäksi polarisaatiovaikutusten tasoittamiseksi yhdessä säteestä pysty- ja vaakapolarisaatiot käännetään puoliaalto- ja neljännesaaltolevyjen yhdistelmällä. SPD:n tuloksena syntyneen bifotoniparin jäseniä voidaan merkitä indekseillä 1 ja 2, kun taas:
Analogisesti kaksoisrako-kokeen kanssa voidaan kuvata kaksi mahdollista polarisaation mittausvaihtoehtoa (yhdessä säteessä pyörimisen jälkeen polarisaatiot ovat samat) tulojen ja superpositiolla sekä mahdollisia vaihtoehtoja tilatilojen ja tilatilojen mittaamiseen . . Koska polarisaatiotila ja spatiaaliset tilat ovat toisistaan riippumattomia, kokonaisaaltofunktio saa muotonsa:
Fotonit ovat bosoneja, joten fotoniparin aaltofunktion on oltava symmetrinen indeksin permutaatioon nähden. Symmetrisoinnin tuloksena saamme:
Suuntaamalla kompensointikiteet saadaan vaihekerroin 1:ksi ja saadaan bifotoniaaltofunktion lopullinen muoto:
Polarisaatiotilaa kuvaava tekijä on yksi neljästä Bellin suurimmasta kietoutuneesta tilasta:
|
Tietyn materiaalin valinta riippuu kokeen tavoitteista, käytetystä taajuudesta ja tehosta [44] [45] . Alla olevassa taulukossa on lueteltu vain joitain usein käytettyjä epäorgaanisia epälineaarisia kiteitä , joilla on säännöllinen aluerakenne [46] (RDS-kiteet, englanti periodisesti poled ):
Aine | Kaava | Lyhenne |
---|---|---|
barium -beeta- boraatti | β - BaB2O4 _ | BBO |
litiumtriboraatti _ | LiB 3 O 5 | LBO |
titanyylikaliumfosfaatti _ _ | KtiOPO 4 | KTP |
kaliumniobaatti | KNbO 3 | — |
Epälineaarisista orgaanisiin kiteisiin [47] [48] on tullut mielenkiintoinen ja suhteellisen nuori suunta . Elävien organismien orgaanisilla aineosilla oletettiin olevan vahvoja epälineaarisia ominaisuuksia johtuen kiertoradan asennoista π - sidoksissa . Nämä oletukset vahvistettiin, ja useat tutkijaryhmät saivat korkealaatuisia epälineaarisia kiteitä dehydratoimalla tyydyttyneitä aminohappoliuoksia . Jotkut näistä kiteistä:
Aine | Kaava | Lyhenne |
---|---|---|
L - arginiini - maleiinidihydraatti | C6H14N4O2 + C4H4O4 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ | LAMD |
2-L - metioniinimaleiinidihydraatti | C5H11N02S + C4H4O4 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ | LMMM |
Taulukon LMMM saadaan kiteyttämällä L-metioniinin (aineenvaihduntaaine) ja maleiinihapon (elintarviketeollisuus) kaksi yhteen -seos eli massatuotetuista aineista. Samaan aikaan oikein kasvatetun kiteen hyötysuhde on 90 % kalliimmasta ja vaikeammin saavutetusta epäorgaanisesta KTP:stä [48] .
Vain vuosi Aspen kokeen jälkeen, vuonna 1982, amerikkalainen fyysikko Nick Herbert lähetti Foundations of Physics -lehteen artikkelin, jossa hän käsitteli "uuden tyyppiseen kvanttimittaukseen perustuvaa superluminaalista kommunikaattoriaan" FLASH (First Laser-Amplified). Superluminal Hookup). Asher Peresin [49] myöhemmän kertomuksen mukaan , joka oli tuolloin yksi lehden arvioijista, ajatuksen virhe oli ilmeinen, mutta hänen yllätyksekseen hän ei löytänyt erityistä fyysistä lausetta, johon hän voisi viitata lyhyesti. Siksi hän vaati artikkelin julkaisemista, koska se "herättäisi huomattavaa kiinnostusta ja virheen löytäminen johtaisi huomattavaan edistymiseen fysiikan ymmärtämisessämme". Artikkeli julkaistiin [50] , ja keskustelun tuloksena Wutters , Zurek ja Dix muotoilivat ja osoittivat ei-kloonauslauseen . Näin Perez kertoo tarinansa artikkelissaan, joka julkaistiin 20 vuotta kuvattujen tapahtumien jälkeen.
Kloonaamattomuuslause sanoo, että on mahdotonta luoda täydellistä kopiota mielivaltaisesta tuntemattomasta kvanttitilasta . Yksinkertaistaaksemme tilannetta suuresti, voimme antaa esimerkin elävien olentojen kloonauksesta. Voit luoda täydellisen geneettisen kopion lampaasta , mutta et voi "kloonata" prototyypin elämää ja kohtaloa.
Tiedemiehet suhtautuvat yleensä skeptisesti hankkeisiin, joiden otsikossa on sana "superluminal". Tähän lisättiin Herbertin itsensä epätavallinen tieteellinen polku. 1970-luvulla hän ja ystävänsä Xerox PARC :sta rakensivat "metafaasikirjoituskoneen" "kommunikaatioon ruumiittomien henkien kanssa" [51] (osanottajat pitivät intensiivisten kokeiden tuloksia epäselvinä). Ja vuonna 1985 Herbert kirjoitti kirjan fysiikan metafysiikasta [52] . Yleisesti ottaen vuoden 1982 tapahtumat vaaransivat kvanttiviestinnän ajatukset varsin voimakkaasti potentiaalisten tutkijoiden silmissä, ja 1900-luvun loppuun asti tähän suuntaan ei tapahtunut merkittävää edistystä.
Kvanttimekaniikan teoria kieltää tiedon siirtämisen superluminaalisella nopeudella. Tämä selittyy mittausten pohjimmiltaan todennäköisyydellä ja ei-kloonauslauseella . Kuvitellaan tarkkailijat A ja B erillään avaruudessa , joilla kummallakin on kopio kvanttisekoitetuista laatikoista, joissa on Schrödingerin kissoja , jotka ovat superpositiossa "elävä-kuollut". Jos hetkellä t1 tarkkailija A avaa laatikon, hänen kissansa on yhtä todennäköisesti joko elossa tai kuollut. Jos elossa, hetkellä t2 tarkkailija B avaa laatikkonsa ja löytää sieltä kuolleen kissan. Ongelmana on, että ennen ensimmäistä mittausta ei voida ennustaa, kenelle tarkalleen tulee mitä, ja sen jälkeen yksi kissa on elossa, toinen on kuollut, eikä tilannetta voi kääntää takaisin.
A. Korotkov ja E. Jordan [53] Kalifornian yliopistosta löysivät klassisten rajoitusten ohituksen vuonna 2006 heikkojen kvantimittausten vuoksi . Jatkamalla analogiaa, kävi ilmi, että laatikkoa ei voi avata, vaan vain nostaa sen kantta hieman ja kurkistaa halkeaman läpi. Jos kissan kunto on epätyydyttävä, kansi voidaan sulkea välittömästi ja yrittää uudelleen. Vuonna 2008 toinen tutkijaryhmä Kalifornian yliopistosta ilmoitti onnistuneesta tämän teorian kokeellisesta testistä. Schrödingerin kissan "reinkarnaatio" on tullut mahdolliseksi. Tarkkailija A voi nyt avata ja sulkea laatikon kannen, kunnes hän on varma, että tarkkailija B on kissa halutussa tilassa. [54] [55] [56]
"Käänteisen romahduksen" mahdollisuuden löytäminen monin tavoin käänsi ajatuksen kvanttimekaniikan perusperiaatteista:
Professori Vlatko Vedral, Oxfordin yliopisto : "Nyt ei voi edes sanoa, että mittaukset muodostavat todellisuuden, koska mittausten vaikutukset voidaan eliminoida ja aloittaa alusta."
Professori Schlosshauer, Melbournen yliopisto : "Kvanttimaailmasta on tullut entistä hauraampi ja todellisuudesta vieläkin mystisempi."
- Schrödingerin kissan reinkarnaatio on tullut mahdolliseksi . Haettu 15. lokakuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 26. lokakuuta 2011.Syntyi ajatus kietoutuneiden hiukkasten virtojen siirtämisestä erillään avaruudessa oleviin vastaanottimiin, vaan myös tällaisten hiukkasten tallentamisesta loputtomiin vastaanottimiin superpositiotilassa "myöhempää käyttöä varten". Jopa Ranjadan töistä vuonna 1990 [57] tiedettiin sellaisista Hopf-nipuista , jotka voisivat olla Maxwellin yhtälöiden topologisia ratkaisuja . Tavalliseksi kieleksi käännettynä tämä tarkoitti, että teoreettisesti ( matemaattisesti ) voisi olla tilanteita, joissa fotoninsäde tai yksittäinen fotoni kiertäisi loputtomasti monimutkaista suljettua lentorataa pitkin, kirjoittaen toruksen avaruuteen. Viime aikoihin asti se oli vain yksi matemaattinen abstraktio . Vuonna 2008 amerikkalaiset tutkijat alkoivat analysoida saatuja nippuja ja niiden mahdollista fyysistä toteutusta. Tämän seurauksena he löysivät[ selventää ] vakaat ratkaisut. Syyskuuhun 2011 mennessä ei ole raportoitu onnistuneista laboratoriototeutuksista, mutta nyt on kyse teknisistä vaikeuksista.[ selventää ] fyysisten rajoitusten sijaan [58] [59] .
Kietoutuneiden hiukkasten "varastointi"-ongelman lisäksi dekoherenssiongelma , eli hiukkasten takertumisen häviäminen ajan myötä ympäristön kanssa tapahtuvan vuorovaikutuksen vuoksi, on ratkaisematta. Jopa fysikaalisessa tyhjiössä jää jäljelle virtuaalisia hiukkasia , jotka melko onnistuneesti muuttavat fyysisiä kappaleita, kuten Casimir-ilmiö osoittaa , ja voivat siksi teoreettisesti vaikuttaa kietoutuneisiin hiukkasiin.
Kvanttiteleportaatiota (ei pidä sekoittaa teleportaatioon ), joka perustuu kietoutuneisiin kvanttitiloihin, käytetään voimakkaasti tutkituilla aloilla, kuten kvanttilaskennassa ja kvanttisalauksessa .
Kvanttilaskennan idean ehdotti ensimmäisen kerran Yu. I. Manin vuonna 1980 [60] . Syyskuusta 2011 lähtien täysimittainen kvanttitietokone on edelleen hypoteettinen laite, jonka rakentamiseen liittyy monia kvanttiteorian kysymyksiä ja dekoherenssiongelman ratkaisua . Rajoitetut (muutamaan kubitiin ) kvantti"minitietokoneet" rakennetaan jo laboratorioissa. Kansainvälinen tutkijaryhmä esitteli ensimmäisen onnistuneen sovelluksen hyödyllisellä tuloksella vuonna 2009. Kvanttialgoritmia käytettiin vetymolekyylin energian määrittämiseen [ 61] [62] . Jotkut tutkijat ovat kuitenkin sitä mieltä, että takertuminen on päinvastoin kvanttitietokoneiden ei-toivottu sivutekijä [63] [64] .
Kvanttisalausta käytetään salattujen viestien lähettämiseen kahden viestintäkanavan, kvantti- ja perinteisen, kautta. Bennett ja Brassard ehdottivat ensimmäistä BB84 kvanttiavaimen jakeluprotokollaa [65] vuonna 1984. Siitä lähtien kvanttisalaus on ollut yksi nopeasti kehittyvistä kvanttifysiikan soveltamisalueista, ja vuoteen 2011 mennessä useat laboratoriot ja kaupalliset yritykset olivat luoneet toimivia lähettimien ja vastaanottimien prototyyppejä [66] .
Kvanttisalauksen idea ja vetovoima ei perustu "absoluuttiseen" kryptografiseen vahvuuteen , vaan taattuun ilmoitukseen heti, kun joku yrittää siepata viestin. Jälkimmäinen perustuu kehityksen alussa tunnettuihin kvanttifysiikan lakeihin ja ennen kaikkea aaltofunktion romahtamisen peruuttamattomuuteen [67] . Palautuvien heikkojen kvanttimittausten löytämisen ja onnistuneen testauksen yhteydessä kvanttisalauksen luotettavuuden perusteet ovat nousseet suureksi kysymykseksi [68] [69] . Ehkä kvanttisalaus jää historiaan järjestelmänä, jolle "aivan luotettavan" lähettimen prototyyppi ja viestisieppaajan prototyyppi luotiin lähes samanaikaisesti ja ennen itse järjestelmän käytännön käyttöä.
Hiroshi Ooguri ru M. Marcolli et al.:n mukaan kvanttisekoittuminen luo ylimääräisiä ulottuvuuksia gravitaatioteorialle. Kvanttikietoutumistietojen käyttö kahdessa ulottuvuudessa mahdollistaa tyhjiöenergian tiheyden laskemisen, joka kolmiulotteisessa avaruudessa ilmenee gravitaatiovuorovaikutuksessa. Tämä tekee mahdolliseksi tulkita kvanttisekoittumisen energiatiheydelle määrätyksi ehdoksi. Nämä ehdot on täytettävä missä tahansa painovoiman kvantiteoriassa, joka on johdonmukainen eikä ole ristiriidassa yleisen suhteellisuusteorian ja kvanttimekaniikan kanssa [70] [71] .
Monien maailmojen tulkinta sallii [72] [73] esittää kietoutuneita hiukkasia saman hiukkasen kaikkien mahdollisten tilojen projektioina rinnakkaisista universumeista .
Transaktionaalinen tulkinta (TI), jonka Cramer ehdotti vuonna 1986 [74] , olettaa symmetristen seisovien aaltojen läsnäolon, jotka lähtevät hiukkasista, jotka on suunnattu menneisyyteen ja tulevaisuuteen aika-akselilla. Sitten vuorovaikutus etenee pitkin aaltoja valonnopeusrajaa rikkomatta, mutta tarkkailijan aikakehyksellä tapahtuma (tapahtuma) tapahtuu "välittömästi".
Monen hiukkasen kvanttikettuminen on ilmiö kvanttiketuutumisesta kvanttijärjestelmässä, joka koostuu kolmesta tai useammasta osajärjestelmästä tai hiukkasesta. Verrattuna kahden hiukkasen tapaukseen, monihiukkasella kvanttikettueella on yleensä paljon rikkaampi dynamiikka. Tällä hetkellä monipartikkelinen kvanttikettuminen on intensiivisen tutkimuksen kohteena kvanttiinformatiikan alalla , ja se on tärkeä osa kvanttitietokoneiden toiminnan teoreettista kuvausta .
Saksalaisessa Fortschritte der Physik -lehdessä vuonna 2013 julkaistussa artikkelissa Maldacena ja Susskind totesivat, että madonreikä - teknisesti Einstein-Rosen -silta tai ER - on kvanttiketutumisen spatiotemporaalinen vastine. Tämä ratkaisi palomuuriongelman . [75] [76]
Biphoton symboli artikkelissa American Physical Societyn verkkosivuilla [77]
Kokeellinen teologinen symboli, jonka kirjoittaja päätti käyttää mallia, joka joskus liittyy kvanttiketuutumiseen [78]
Kirja "Buddha ja Quantum", Vancouverin kirjakauppa . Esipuheesta: "... voimme ymmärtää modernia fysiikkaa vain, jos asetamme tilan ja ajan tietoisuuteen."
Sanakirjat ja tietosanakirjat | |
---|---|
Bibliografisissa luetteloissa |
|